1. 環(huán)氧膠黏劑一撞就碎?全面、系統(tǒng)掌握增韌改性方法論

              2022/5/15 18:28:37??????點(diǎn)擊:

              環(huán)氧膠黏劑是最常見膠黏劑之一,由于具有與其他膠黏劑不同的優(yōu)良特點(diǎn),所以被廣泛用于汽車、建筑、家電、輕工、電子等多個(gè)行業(yè)領(lǐng)域。但是,環(huán)氧樹脂膠黏劑也因其韌性弱、脆性大的缺點(diǎn)限制了其在某些重點(diǎn)科技領(lǐng)域的應(yīng)用。


              《膠界》希望通過介紹近年來各種改性環(huán)氧樹脂膠黏劑增韌性的方法研究及其改性原理,為環(huán)氧樹脂膠黏劑的增韌改性提供全面、系統(tǒng)的理論方法。


              1、橡膠增韌環(huán)氧樹脂


              目前,橡膠彈性體增韌環(huán)氧樹脂最主要的方法有丁睛橡膠增韌環(huán)氧樹脂和聚氨酯彈性體增韌環(huán)氧樹脂。


              (1)丁睛橡膠包括固體丁睛橡膠、液體丁睛橡膠,其中液體丁睛橡膠中端羧基丁睛橡膠( CTBN)增韌環(huán)氧樹脂是研究最多和最全面的。CTBN增韌環(huán)氧樹脂的必備條件:一是在加入固化劑前,CTBN可以溶解在環(huán)氧樹脂中,加入固化劑后,CTBN可以和環(huán)氧樹脂發(fā)生良好的化學(xué)鍵合并能均勻的分散在固化體系中;二是CTBN分子鏈兩端的羧基能與環(huán)氧樹脂發(fā)生

              反應(yīng),形成嵌段或接枝共聚物。


              將CTBN改性后的環(huán)氧樹脂進(jìn)行多種測(cè)量分析后得出:改性后的環(huán)氧樹脂形成了以環(huán)氧樹脂為連續(xù)相和以CTBN為分散相得增韌體系。兩者通過化學(xué)反應(yīng)形成的活性基團(tuán)緊密連接,當(dāng)有外力作用時(shí),CTBN粒子一方面可以吸收外界應(yīng)力,另一方面也可以分散外界應(yīng)力,同時(shí)環(huán)氧樹脂的沖擊斷面明顯呈現(xiàn)出塑性變形。這說明CTBN橡膠粒子可以延緩環(huán)氧樹脂裂紋的進(jìn)一步開裂,有助于提高環(huán)氧樹脂的韌性和降低其脆性。


              (2)聚氨酯是一種由硬段和軟段交替連接的嵌段聚合物。其軟段和硬段決定了樹脂的柔韌性、彈性和力學(xué)性能。聚氨酯通過與環(huán)氧樹脂相互貫穿,形成具有互穿網(wǎng)絡(luò)(IPN)聚合物。在受到外力作用的時(shí)候,具有IPN結(jié)構(gòu)的聚合物由于兩種物質(zhì)的相互穿插形成了相互“牽絆”的作用,作用力會(huì)從一中網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)傳遞到另一種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),增強(qiáng)了對(duì)作用力的分散效果,同時(shí)聚氨酯本身彈性好、抗沖擊性高的特點(diǎn)也提高了環(huán)氧樹脂的韌性。


              然而,橡膠增韌環(huán)氧樹脂時(shí),雖然樹脂的沖擊性能大幅提高,但因橡膠分子中含有雙鍵,其耐熱性、斷裂強(qiáng)度卻明顯降低。



              2、熱塑性樹脂增韌環(huán)氧樹脂


              熱塑性樹脂改性環(huán)氧樹脂其研究始于20世紀(jì)80年代。使用較多的聚醚砜(PES)、聚砜(PSF)、聚酰亞胺醚(PEI)、聚碳酸酯(PC)、聚苯醚(PPE)等熱塑性工程塑料,這些熱塑性樹脂不僅有較好的韌性,而且模量和耐熱性較高,作為增韌劑加入到環(huán)氧樹脂中使韌性得到提高,而且不影響環(huán)氧固化物的模量和耐熱性



              用熱塑性樹脂增韌改性EP彌補(bǔ)了彈性體改性EP的不足,但增韌效果不是很顯著。


              3、熱致性液晶聚合物增韌環(huán)氧樹脂


              熱致液晶聚合物(TLCP)具有高強(qiáng)度、高模量的特點(diǎn),而且它在加工過程中受剪切力作用時(shí)可形成纖維狀結(jié)構(gòu),產(chǎn)生高度自增強(qiáng)作用。因此,用少量的高性能 熱致液晶聚合物改性環(huán)氧樹脂可較大幅度地提高環(huán)氧樹脂的韌性、模量和耐熱性。韌性提高的主要原因,是大分子鏈中含有大量剛性結(jié)晶單元,柔性間隔段 的液晶聚合物在改善環(huán)氧基體延展性的同時(shí),又以顆?;蛭⒗w的形式分散在環(huán)氧基體中提高材料的斷裂性能。


              用熱致性樹脂改性環(huán)氧樹脂在增韌的同時(shí),雖然保持了一定的力學(xué)性能,但其合成和原料來源困難、造價(jià)昂貴,且熱致性液晶的熱變形溫度很高,難與通用型基體聚合物匹配,造成加工成型困難;


              4、剛性粒子增韌環(huán)氧樹脂


              在環(huán)氧樹脂基體中加入剛性粒子后,由于剛性粒子發(fā)生塑性形變時(shí),能有 效抑制基體樹脂裂紋的擴(kuò)展,并吸收部分能量,從而起到增韌作用。剛性粒子填充聚合物包括兩大類:無機(jī)剛性粒子(如CaCq,硅灰石);有機(jī)剛性粒子(如聚酞胺,聚碳酸脂)。



              5、核殼聚合物粒子增韌環(huán)氧樹脂


              核殼聚合物(CSP)是一類由兩種或者兩種以上單體通過乳液聚合得到的聚合物復(fù)合粒子,粒子的核和殼由不同的聚合物成分構(gòu)成, 核殼結(jié)構(gòu)的橡膠粒子的增韌原理是:橡膠粒子作為應(yīng)力集中體,既可誘發(fā)銀紋和剪切帶吸收能量,又可終止銀紋。橡膠彈性粒子還能與EP界面間脫粘,釋放彈性應(yīng)變能,提高材料的增韌和粘接強(qiáng)度


              核殼聚合物粒子增韌環(huán)氧樹脂


              結(jié)語


              目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于增韌環(huán)氧樹脂的研究取得了很大的成就,但是在實(shí)際應(yīng)用中還存在一些問題:有些增韌方法在提高環(huán)氧樹脂韌性的同時(shí)會(huì)降低其耐熱性模量,如聚氨酯的使用;不同用量的增韌劑也會(huì)影響環(huán)氧膠的韌性,過少和過多的增韌劑都有可能降低環(huán)氧膠的韌性。


              目前核殼聚合物的應(yīng)用為EP的增韌開辟了一種比較理想的新方法,其應(yīng)用前景非常廣闊。隨著高分子材料科學(xué)與測(cè)試技術(shù)的不斷發(fā)展,人們對(duì)環(huán)氧樹脂的增韌需求也不斷提高,相信科研工作者們不斷創(chuàng)新研究新思路和方法,促使環(huán)氧樹脂增韌日益向兼顧物理機(jī)械性、耐熱性、工藝性等綜合性能的改性方向發(fā)展。

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